低功耗运放设计及在便携设备中的应用

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一款高增益、低功耗、宽带宽全差分运放设计

一款高增益、低功耗、宽带宽全差分运放设计周吉;龚敏;高博【摘要】基于SMIC 0.18 μm工艺模型设计了一种低电压1.8 V下的高增益、低功耗、宽输出摆幅、宽带宽的运算放大器电路.采用增益自举技术的折叠共源共栅结构极大地提高了增益,并采用辅助运放电流缩减技术有效地降低了功耗,且具有开关电容共模反馈(SC-CMFB)电路.在Cadence spectre平台上仿真得到运放具有极高的开环直流增益(111.2 dB)和1.8V的宽输出摆幅,单位增益带宽576 MHz,相位裕度为58.4°,功耗仅为0.792 mW,在1 pF的负载时仿真得到0.1％精度的建立时间为4.597 ns,0.01％精度的建立时间为4.911 ns.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2016(016)005【总页数】5页(P26-30)【关键词】低功耗;运算放大器;高增益;宽带宽;折叠共源共栅【作者】周吉;龚敏;高博【作者单位】四川省微电子技术重点实验室,四川大学物理学院,成都610064;四川省微电子技术重点实验室,四川大学物理学院,成都610064;四川省微电子技术重点实验室,四川大学物理学院,成都610064【正文语种】中文【中图分类】TN402运算放大器（简称运放）是许多模拟系统和混合信号系统中一个完整且关键的部分，随着无线通讯技术和CMOS集成电路制造工艺技术的迅猛发展，电源电压越来越低，功耗要求越来越小，但数模混合信号系统对分辨率和速度的要求却越来越高，因此高性能的运放设计成为了必要［1］。

根据模拟电路设计的“八边形法则［1］”，运放的关键性能参数如增益、速度、功耗、输出摆幅等参数相互制约，这对高性能放大器的设计提出了许多难题。

因此，设计同时具有高增益、宽带宽、宽输出摆幅并且低功耗的放大器便成为了本设计的难点［1，2，3］。

高速、高精度的应用需要运放具有很高的增益和带宽，而这必然会增加运放的功耗，Mersi A.等发表的文献中采用两级带补偿结构的运放功耗仅为0.86 mW［4］，而这种结构对进一步提高运放带宽等有一定的局限性，本文采用了一种不同的低功耗运放结构，希望解决这个问题。

基于移动设备的D类放大器前置放大器的设计

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＡｌｏｗｐｏｗｅｒａｎｄｌｏｗｎｏｉｓｅｐｒｅａｍｐｌｉｉｆｅｒｏｆｃｌａｓｓＤｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｉｆｅｒｂａｓｅｄｏｎｔｈｅＳＭＩＣ０．１８Ｉｘｍｐｒｏｃｅｓｓｉｓｐｒｅｓ —
，，
组成，这里采用ＰＭＯＳ作为输入端，一方
在图２中，与、与、与、与
面可以让共模输入电平较低，另外一方面，由于ＰＭＯＳ较低的载流子迁移率而使运算放大器有较低
的衬底噪声和闪烁噪声，从而降低了输人参考噪声。
ｐｏｒｔａｂｌｅｐｒｏｄｕｃｔｓ．
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｌｏｗｎｏｉｓｅ；ｌｏｗｐｏｗｅｒ；ｃｈｏｐｐｅｒ；ｆｕｌｌｙ —ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
１引言
大器模块在整个Ｄ类音频功放系统中的功能就是调
艺时，ＭＯＳＦＥＴ的器件噪声可以表示为
－
２（＋）
㈩
式中，Ｖ为ＭＯＳ管的等效噪声，单位为Ｖ；ｋ为波
尔兹曼常数，ｋ＝１．３８Ｘ１０Ｊ／Ｋ；Ｔ为温度；ｇ为ＭＯＳ管跨导；Ｋｆ为闪烁噪声系数，典型值为３× １０Ｖ／Ｆ；Ｃ。为单位面积的栅氧化层电容；和

详解运放七大应用电路设计

详解运放七大应用电路设计运放（Operational Amplifier，简称OPAMP）是一种高增益、直流耦合、差分放大器电路，常用于各种模拟电路和信号处理电路中。

它具备高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、宽带宽等特点，适用于各种应用场景。

以下是运放的七大应用电路设计：1. 反相放大器（Inverting Amplifier）：用于放大输入信号，但输出信号与输入信号具有180度相位差。

在反相放大器中，输入信号通过一个电阻R1作用在运放的反相端，而反相端还通过一个电阻R2与运放的输出端相连。

这种电路可以得到具有指定放大倍数的输出信号。

2. 同相放大器（Non-Inverting Amplifier）：该电路与反相放大器结构类似，但是反相输入引脚和接地相连，而非反相输入引脚通过一个电阻与输出端相连。

同相放大器输出信号与输入信号相位相同。

3. 集成运放比例器（Integrator）：该电路可将输入信号积分，输出信号与输入信号成正比。

集成运放比例器的电路还包括一个电容器，它与运放的反相输入端连接。

当输入信号施加到运放的非反相输入端时，电容器开始充电，导致运放的输出电压变化。

4. 集成运放微分器（Differentiator）：该电路可对输入信号进行微分，输出信号与输入信号的导数成正比。

微分器电路使用一个电容器连接到运放的反相输入端，而电容器的另一端通过一个电阻与运放的输出端相连。

当输入信号通过电容器时，运放的输出电压变化，产生与输入信号的导数成正比的输出信号。

5. 增益调节器（Gain Adjuster）：该电路可以通过改变反馈电阻值Rf来调整放大倍数。

增益调节器电路结合了反相放大器和用变阻器替代常规反馈电阻的电路设计。

通过改变变阻器的阻值，可以调节输出信号的放大倍数。

7. 限幅放大器（Clamp Amplifier）：该电路可以将输入信号限制在一个特定范围内，并且不受输入信号的变化影响。

限幅放大器电路使用二极管来限制输入信号的范围。

集成运放的类型及应用

集成运放的类型及应用集成运放（即集成式运算放大器）是一种高增益、高输入阻抗以及低输出阻抗的电子放大器，广泛应用于电路设计和信号处理等领域。

下面将详细介绍集成运放的类型及应用。

1. 类型：目前，常见的集成运放有多种类型，包括普通运放、仪表运放、高速运放、低功耗运放等。

普通运放：普通运放是最常见的一种集成运放，具有宽带宽、高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。

它的主要应用领域包括信号放大、滤波、理想运算放大器电路设计等。

仪表运放：仪表运放是一种精密运放，具有高共模抑制比、低偏置电流和低噪声的特点。

它的主要应用领域包括电压、电流、温度等测量，以及精密仪器和设备的信号放大等。

高速运放：高速运放是一种具有高增益带宽积（GBW）和快速响应特性的运放，适用于高频信号处理和快速信号放大等应用。

它的主要应用领域包括通信系统、高速数据传输、高速采样和测量等。

低功耗运放：低功耗运放是针对低电源电压和低功耗要求而设计的集成运放。

它可以在低电源电压下正常工作，并具有低静态功耗和低失调电压的特点。

它的主要应用领域包括移动设备、便携式仪器和电池供电系统等。

2. 应用：集成运放作为一种重要的电子器件，在电路设计和信号处理等领域应用广泛。

下面列举一些常见的应用示例：信号放大：集成运放最常见的应用就是信号放大。

通过调整运放的增益，可以将微弱的传感器信号放大到适合后续处理的范围，如压力传感器、温度传感器等。

滤波器：集成运放可以被用来设计各种类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。

滤波器的设计可以通过选择运放的反馈电阻和电容来实现。

运算放大器电路设计：运算放大器电路是运放最重要的应用之一。

基于运算放大器的电路可以实现加法、减法、乘法、除法、积分、微分等运算，并被广泛应用于模拟电路设计、自动控制系统等领域。

电压和电流测量：仪表运放常用于电压和电流测量。

通过仪表运放的高共模抑制比和低偏置电流特性，可以实现高精度和高稳定性的电压和电流测量。

9种不同类型心电监护仪的设计方案,包括便携式、远

9种不同类型心电监护仪的设计方案，包括便携式、远
随着人们生活节奏加快，人口逐渐老龄化，心脏疾病成为危害人类健康和生命的主要疾病之一。

心电监护系统为心脏病人诊断和治疗提供了一个有效的手段，对心脏疾病的防治和诊断具有重大的意义，本文为大家介绍几种心电监护仪的设计方案，包括便携式，低功耗，远程监控等类型。

基于Android 的低功耗移动心电监控系统的设计方案
本文通过研究人体心电信号的各项主要特征和实际监测应用需求，设计开发了一套无线传感心电信息监测系统，该系统通过嵌入内衣穿戴的智能电极对心电信号进行采集处理，并通过目前已成为移动设备标配的蓝牙无线数据网络将心电数据发送至Android 智能监控终端进行接收数据的存储、管理和分析。

基于Linux 和MiniGUI 的心电监护仪设计
本介绍一种基于Linux 和MiniGUI 的心电监护系统，能够满足患者随时随地对心电进行方便快捷的监测，及时地发现异常情况并采取有效的措施，从而更好地保护人们的身体健康。

基于TMS320LF2407A DSP 的心电监护系统分析
本文设计了一种以TMS320LF2407A DSP 为信号处理器的心电监护系统，该系统把心电信号的采集、分析和显示集成于一体,而且系统体积小、成本低、便于携带、实用性强。

基于S3C2410 设计三导联远程心电监护
本方案是基于S3C2410 设计三导联远程心电监护系统，可以对心脏病患者进行实时监护。

具有无线传输功能，因而患者可以不受时间和空间的限制使用本系统。

系统的24 小时无间断心电图记录功能，足以捕捉突发性的异常心电数据，为医护人员提供有力的诊断依据。

电子硬件编程工程师岗位面试题及答案

电子硬件编程工程师岗位面试题及答案1.请介绍一下您的电子硬件编程背景和经验。

答：我持有电子工程学位，拥有五年以上的硬件编程经验。

在上一家公司，我负责设计和开发嵌入式系统，包括处理器选择、电路设计以及FPGA编程。

2.在嵌入式系统中，您是如何选择处理器的？答：在选择处理器时，我首先考虑了应用的要求，功耗限制，以及性能需求。

例如，在一个实时数据处理的项目中，我选择了一款具有高性能浮点运算能力的ARMCortex□M系列处理器。

3.请描述一次您成功解决电路设计中的问题的经历。

答：在之前的项目中，我面对电源噪声导致的干扰问题。

通过仔细分析电源线路，我实施了有效的滤波和隔离措施，成功地减小了系统中的噪声水平，确保了信号的稳定性。

4.您在FPGA编程中的经验是什么？答：我曾经设计过一个基于FPGA的高性能数据处理模块，通过使用Verilog语言编写硬件描述语言，实现了对大规模数据的并行处理。

这提高了系统的响应速度和处理能力。

5.如何处理硬件故障排除？答：我通常采用分步骤的方法，首先通过硬件分析工具检查电路连接和信号质量，然后逐步深入分析可能的故障原因。

在一个项目中，我成功地通过逻辑分析仪追踪并修复了一个时序问题。

6.请说明您在电源管理方面的经验。

答：我在设计过程中考虑了功耗优化，采用了低功耗组件，并实施了动态电压调整策略。

这在一次低功耗设备项目中，将系统待机功耗降低到最低水平时取得了显著成果。

7.如何确保您的硬件设计符合EMC要求？答：我在设计中采用了阻抗匹配、电磁屏蔽和滤波等技术，以减小电磁辐射和提高抗干扰性。

我还进行了实际的EMC测试，并在需要时进行修改，确保设计符合标准。

8.您在多层PCB设计中的经验是什么？答：我在多层PCB设计中有丰富的经验，通过合理的层间规划和信号布局，降低了信号串扰和电磁干扰。

在一个高密度PCB项目中，我成功地实现了稳定的信号完整性。

9.请描述一次您在团队中协作完成项目的经验。

运算放大器应用场景

运算放大器应用场景运算放大器（Operational Amplifier，简称为Op Amp）是一种电子器件，被广泛应用于各种电路中。

它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点，可用于信号放大、滤波、比较、积分、微分等各种运算。

本文将介绍运算放大器的应用场景，并探讨其在各个领域中的重要作用。

1. 音频放大器在音响系统中，运算放大器常被用作音频信号的放大器。

通过调整运算放大器的电路参数，可以实现音频信号的放大和音质的改善。

同时，运算放大器还可以实现音量控制、均衡调节等功能，使音响系统具备更好的音频性能。

2. 仪器测量运算放大器可以用于仪器测量中的信号放大和滤波。

例如，在温度测量中，传感器输出的微弱信号需要经过放大才能被测量仪器准确读取。

运算放大器的高增益和低噪声特性使其成为理想的信号放大器，在仪器测量领域得到广泛应用。

3. 控制系统运算放大器在控制系统中扮演着重要角色。

例如，在温度控制系统中，通过测量温度传感器输出的信号，经过运算放大器放大后，与设定温度进行比较，从而控制加热或制冷设备的工作状态。

运算放大器的高增益和高精度使得控制系统更加稳定和可靠。

4. 模拟计算机运算放大器广泛应用于模拟计算机中，用于模拟各种物理现象和过程。

例如，在模拟电路中，运算放大器可以模拟电压、电流、电阻等元件，实现各种电路的运算。

在仿真实验中，运算放大器可以模拟各种物理变量，帮助学生理解和掌握物理原理。

5. 信号处理运算放大器在信号处理中的应用非常广泛。

例如，在音频信号处理中，运算放大器可以实现音频信号的滤波、均衡、混音等功能。

在图像信号处理中，运算放大器可以实现图像的增强、滤波、边缘检测等功能。

运算放大器的高增益和高精度使其成为信号处理领域的重要工具。

6. 通信系统运算放大器在通信系统中也有重要应用。

例如，在调制解调器中，运算放大器可以实现信号的解调和解码。

在电视接收机中，运算放大器可以实现信号的放大和解调，使电视机能够接收到清晰的图像和声音。

低压低功耗运算放大器的设计

摘要当今社会便携式电子产品已成为人们消费的主流，为了延长所用电池的寿命，驱使IC产品朝着低压低功耗的方向发展。

同时为了提高集成度降低成本，晶体管尺寸也在不断的降低。

所有这些使得电源电压变的越来越低，而晶体管的闭值电压并没有发生变化，结果对模数混合信号系统中的模拟电路设计提出了极大的挑战。

运算放大器作为大多数模拟系统中最基本模块，要求其在低压情况下具有高增益和宽带宽。

为了提高增益，传统的cascode结构由于其摆幅的降低已不再适合低压设计，这样只能通过增加级联的增益级数目来达到高增益目的。

但是由于出现了多个极点，使得多级放大器遭受了环路稳定性问题。

因此基于米勒补偿方法，该论文里提出了有源反馈频率补偿方法，该方法不仅保证了环路的稳定性，而且出现了一个左半平面零点，增加了相位裕度，降低了补偿电容尺寸，达到了宽带宽的目的，也提高了转换速率。

除此之外该论文里的运放增加了前馈增益级，这样就有效的控制了非主极点的Q值，保证了高频时补偿环路是负反馈的。

同时利用前馈跨导和输出级跨导设计了AB类输出级，提高了传输效率。

为了提高在低压环境下的信噪比，该论文里设计了具有恒定跨导和输出电流Rail-to-Rail输入级，这样就保证在整个共模输入范围内增益、带宽和转换速率是恒定的，同时也降低了补偿的难度。

相对于内部米勒补偿方法(NMC)，该论文的补偿方法由于出现了左半平面零点，只需输出跨导和输入级跨导处于同一个数量级即可保证稳定性，而NMC却需要输出跨导远大于输入级跨导，因此该方法达到了低功耗的目的。

基于csmc0.5umCMOS工艺，利用speetre仿真工具，对所设计的运放进行了详细的仿真。

结果表明:在2.5V的电源电压下，功耗为1.28mw，直流增益107dB，单位增益带宽4M以上，相位裕度68℃，输入输出实现了全摆幅，达到了预期的目标。

关键词：低压低功耗；运算放大器；Rail-to-RailIAbstractIn today's society portable electronics products has become the mainstream of people consumption used to prolong battery life, drive IC products toward the direction of low-pressure low power consumption. To improve the level of integration cost reduction, transistor size is also in constant reduced. All of this makes the power supply voltage is becoming more and more low, and the transistor's closed value voltage and nothing changes of mixed signal system adc results of the analog circuit design puts forward the great challenges.Operational amplifier as most simulation system is the most basic module, asking them at low cases has high gain .And wide bandwidth. In order to improve the gain, traditional. Ascode structure because of its place of lower no longer fit for low voltage asher .Plan, so only through cascade gain levels increased the number to achieve high gain purpose. But as presented many poles .Point, make suffered a loop multi-level amplifier stability issues. So abimelech compensation method based on the thesis puts forward .The active feedback frequency compensation method, this method not only ensure the stability of the loop, and it appeared a left brain flat .Surface zero, increased phase power margin, reduced compensation capacitor size, reached a wide bandwidth purpose, but also increased the turn change rate. Besides the papers increased the op-amp feed-forward gain level, thus effectively control the main pole .The Q value, and to ensure the high frequency compensation loop is negative when. Meanwhile feedforward transconductance and output level transconductance design.The AB, improving the level of output transmitting efficiency. In order to improve the environment in the low signal-to-noise ratio, this thesis designA constant transconductance and output current rall a rall to the input stage, such a guarantee in the whole input common-mode range gain, bandwidth and conversion rate is constant, but also reduce the difficulty of the compensation. Relative to the internal miller compensation method (NMC), this paper due compensation method of planar zero appeared, simply left output transconductance and input level transconductance in the same order of magnitude can guarantee stability, and then the NMC but need output transconductance far outweigh the input stage, so this method transconductance reached a low power consumption purposes.Based on sumcM0s process, use esmco. Speetre simulation tools, the design of op-amp carried on the detailed simulation. The results show that the voltage of power supply in 2.5 v, power consumption, dc gain for 1.28 mw 107dB, unity-gain bandwidth 4M above, phase margins, 68°, input/output achieved full swing, achieve the expected goal.Key words:low voltage;low power consumption; active frequency compensation Rail-to- Rail;operational amplifierII目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I 1前言.. (1)1.1本研究的目的与意义 (1)1.2国内外研究文献综述 (1)1.3本研究的主要内容 (2)2运算放大器 (4)2.1放大器的原理 (4)2.2运算放大器的原理 (4)2.3理想运放和理想运放条件 (6)3运算放大器的模块分析与设计 (8)3.1运放的偏置电路设计 (8)3.2低压低功耗运算放大器的输入级设计 (9)3.3运放的增益设计 (10)3.4运放的输出级设计 (10)4低压低功耗运算放大器的整体设计 (13)4.1运放的整体结构与传输函数分析 (13)4.2运放的频率特性分析与参数设计 (17)4.3运放的整体电路 (21)5运算放大器的仿真与结果分析 (23)5.1运放的直流参数仿真 (23)5.2运放的交流参数仿真 (28)6结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)III- 1 -1前言1.1本研究的目的与意义近年来，随着长寿命便携式电子产品的广泛应用和高性能VLSI 系统集成的迅速发展，低功耗设计已逐渐成为当前集成电路设计的主要考虑因素之一[1]。

便携音频放大器Class-G兼顾高品质和低功耗

飞兆移动产品解决方案亚太区销售及市场部总监马春奇表示，音频部分的功率约占普通智能电话功率预算的12%，有较大的优化空间。如果不采用专门的设计技术去提升音频响度和品质，则需要从以下方法中任选其一：增加电池容量和体积，或从其他功能部分借用功率预算。显然，这两种方案面临其他性能方面的取舍，并不能从根本上解决问题，而这正是飞兆开发新产品的初衷。
经过优化设计，FAB1200和FAB2200信噪比分别达106dB和100dB。在电源噪声抑制方面，FAB1200可实现扬声器77dB、耳机94dB。而FAB2200的工作电流也是业界一流的，仅需1.2mA。
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Байду номын сангаас
无滤波器Class-D放大器可以直接连接至一个扬声器，省去两个外部滤波器网络，从而降低总体系统成本。该器件还具有自动增益控制(Automatic Gain Control, AGC)功能，可以限制扬声器的最大输出电平以保护扬声器，防止引入失真。它还可在电池电压下降时以动态方式限制幅度。
FAB1200的特性是带有能够生成负电源电压的充电泵，可让耳机以接地居中(ground-centered) 输出且无需电容器，可以省去两个外部电容器，从而提高音频性能、抑制噪音，同时降低成本。
FAB1200使用一个集成式感应降压调节器来直接连接电池，并基于输出信号电平来调节两个不同电平之间的供电电压，从而降低功耗。这一特性能够有效降低系统成本并延长电池使用时间，同时维持高音频质量水平。该器件适用于手机听筒、平板电脑/多媒体互联网设备(MID)、MP3和便携媒体播放器。

低噪声高速低功耗运放设计与实现

低噪声高速低功耗运放设计与实现低噪声高速低功耗运放——为什么需要它？在当今数字时代，运放被广泛应用于各个领域，包括消费电子、通信、测量和医疗等。

低噪声高速低功耗运放是一种高性能的运放，它可以在信号噪声影响大的环境下实现卓越的信号传输和处理。

同时，由于能够在较低的功耗下完成更高的速度和灵敏度，因此这类运放也广泛应用于便携式和可穿戴设备中，以延长电池寿命并提高设备的使用时间。

所以，低噪声高速低功耗运放是一个非常重要的技术领域。

在本文中，我们将探讨低噪声高速低功耗运放的设计和实现。

设计低噪声高速低功耗运放——需要考虑哪些因素？在设计低噪声高速低功耗运放时，需要考虑以下因素：1.噪声噪声是任何电路设计中都需要关注的问题，而对于低噪声高速低功耗运放来说，噪声就更为关键了。

设计中，需要采用一系列的技术措施来控制噪声，如采用低噪声的晶体管和电阻、屏蔽技术和滤波器等。

2.高速高速是低噪声高速低功耗运放的一个非常重要的特性。

在实现高速的同时，还需要兼顾其他性能要求。

为了实现高速，可以采用高频带宽的运算放大器，高质量的电容和指标以及高强度的电流源等。

3.低功耗低功耗是低噪声高速低功耗运放的另一个关键性能。

实现低功耗可以采用一系列的技术，如使用低功率的晶体管和电路、降低电源电压、再生技术和睡眠模式等。

实现低噪声高速低功耗运放——需要哪些实施步骤？在实现低噪声高速低功耗运放时，可以采用以下步骤：1.选择合适的器件选择适合低噪声高速低功耗运放的器件是设计的首要步骤。

在选择适当的晶体管时，可以考虑它们的噪声图、饱和电流和速度指标等。

同时，选择适当的电阻、电容和指标也是设计中的重要步骤。

2.设计电路在设计电路时，需要考虑信号传输和处理的各种因素。

在满足低噪声、高速和低功耗等要求的同时，保持稳定和可靠性也非常重要。

3.实施电路实施电路时需要注意一些细节问题。

例如，最小化布线长度、采用屏蔽技术、减少杂散电容和电感、将电路放置在合适的位置等，都可以降低电路中的噪声和失真。

低功耗运算放大器型号说明书

引脚接线图图1. 8引脚MSOP 封装图2. 8引脚LFCSP 封装图3. 输出电压(V OH )至供电轨与负载电流的关系One Technology Way, P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.Tel: 781.329.4700 ©2013 Analog Devices, Inc. All rights reserved.Technical Support Rev. 0Document FeedbackInformation furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable. However , no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use. Speci cations subject to change without notice. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices. T rademarks and registered trademarks are the property of their respective owners.ADI 中文版数据手册是英文版数据手册的译文，敬请谅解翻译中可能存在的语言组织或翻译错误，ADI 不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。

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运算放大器在实际中的应用

运算放大器在实际中的应用运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的集成电路，广泛应用于各种电子设备和系统中。

它可以对电压、电流和功率进行放大、滤波、求和、积分、微分等运算，是现代电子技术中不可或缺的关键元件之一。

本文将从不同领域的实际应用中，介绍运算放大器的重要作用。

一、信号放大与测量运算放大器最常见的应用就是作为信号放大器。

在测量领域中，运算放大器可以将微弱的信号放大到足够的幅度，以便被后续的电路或仪器进行处理和分析。

例如，在传感器信号采集中，运算放大器可以将传感器输出的微弱电压信号放大到可测量的范围，提高系统的灵敏度和测量精度。

二、滤波器运算放大器还可以用于构建各种滤波器电路，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

滤波器可以滤除不需要的频率成分，提高信号的质量和可靠性。

在音频领域，运算放大器被广泛应用于音频放大器、音频滤波器和音频调节器等电路中，使音乐和语音信号更加纯净和清晰。

三、比较器运算放大器还可以作为比较器使用，用于比较两个输入信号的大小。

当一个输入信号的电压高于另一个输入信号时，输出信号为高电平；反之，输出信号为低电平。

比较器常用于电压判别、开关控制、电路保护等应用中。

例如，在电源管理中，运算放大器可以监测电池电压，当电池电压过低时，触发报警或切断电路以保护电池和设备。

四、积分与微分运算运算放大器还可以实现积分和微分运算。

通过将电容和电阻与运算放大器相结合，可以构建积分器和微分器等电路。

在控制系统中，积分器可以用于控制系统的稳定性和抑制噪声；微分器可以用于快速响应和抑制低频干扰。

例如，在自动控制系统中，运算放大器可以作为PID控制器的核心部件，实现对温度、湿度、速度等参数的精确控制。

五、运算放大器的反馈电路运算放大器的反馈电路是其应用中的重要组成部分。

通过巧妙地构建反馈电路，可以改变运算放大器的增益、频率响应和稳定性等特性。

低压低功耗全摆幅CMOS运算放大器设计与仿真

范围高性能运算放大器的设计-微电子学与计算机2007,24(1)
在分析运算放大器一般输入级电路结构的基础上,文章设计出一种新颖的电路结构以实现运算放大器的超宽共模输入范围,摆脱了电源电压对信号共模电平范围的限制,解决了一般运放输入级中容易出现的输入管饱和问题.电路采用1.6 μm的P衬N阱BiCMOS工艺制程,HSPICE仿真结果表明:电源电压为2.7V时,运算放大器的共模电平VCM输入范围为1V~7V,带宽为3 MHz(相位裕度72.5),开环增益为62.5 dB.
5.学位论文许志颖轨到轨低功耗差分运算放大器设计2008
本文讨论了模拟电路设计者所面临的一些关于低功耗方面的问题,并对实现低功耗的设计方法进行了分析。本论文基于0.35umCMOS工艺,采用单电源电压(Vdd=3.3v),设计了一个恒定跨导Rail-to-Rail输入、AB类输出的工作在亚阈值区的低功耗运算放大器。运算放大器采用一个电流开关和一个电流镜并且结合工作在亚阈值区的互补差分对来保证输入级的恒定跨导。输出级采用低电压下的AB类控制ห้องสมุดไป่ตู้出级,从而使得整个运算放大器的功耗降低。偏置电路的基准电流是由一个与电源无关的“自举”偏置电路提供的。本文所设计的运算放大器基本满足Rail-to-Rail输入,并且功耗较低,达到预期目标。
论文首先概述了基准电压源设计的基础,包括基准电压源的指标、分类、基本原理、基本结构和非线性温度补偿等。设计了应用在Pipelined ADC中的基准电压源的系统框架,包括两大部分,带隙基准电路及对该带隙输出电压的处理电路。在带隙基准电路部分,进行了带隙基准电压源的系统架构设
计及一阶温度补偿的低温漂设计,依据温度补偿原理等确定各个参数,包括电压、电流、电阻等参数;分析运算放大器对带隙的影响,设计了一个高增益的两级运算放大器;设计了一个启动电路,并进行了版图设计。最后对所设计的电路用Hspice进行仿真,运放的增益达到80dB,带隙的温度系数在-55℃到125℃内前仿可达到4.87ppm/℃,后仿可达4.94 ppm/℃。输出电压随电源电压的变化(1/6V-2V)小于lmv/v,前仿为-66dB,后仿为-65.5dB。在处理带隙输出部分,主要是分析带隙直接输出遇到的问题,并建立了参考输出在Pipelined ADC中的等价模型,利用该模型分析了开关电容负载对参考电压输出的影响,并设计了一个缓冲器。

简述理想化集成运放的参数要求及特点

简述理想化集成运放的参数要求及特点理想化集成运放是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的运放电路，具有许多优点和特点。

在设计和选择理想化集成运放时，需要考虑以下参数要求和特点：1. 高增益：理想化集成运放具有非常高的开环增益，通常达到几十万到数百万倍。

高增益可以提供放大器的精确性和灵敏度，使其能够放大微弱的信号并提供准确的输出。

2. 高输入阻抗：理想化集成运放的输入阻抗非常高，通常在几兆欧姆到数十兆欧姆之间。

高输入阻抗可以减少输入信号源和运放之间的负载效应，确保输入信号的准确性和稳定性。

3. 低输出阻抗：理想化集成运放的输出阻抗非常低，通常在几十欧姆到数百欧姆之间。

低输出阻抗可以提供更好的信号传输能力，使输出信号能够驱动负载电阻而不损失信号质量。

4. 宽带宽：理想化集成运放具有非常宽的带宽范围，通常在几百千赫兹到数百兆赫兹之间。

宽带宽可以保证运放在各种频率范围内提供准确的放大，使其适用于高频和宽频带的应用。

5. 低失真：理想化集成运放的失真非常低，通常在0.001%以下。

低失真可以保证放大器输出信号的准确性和稳定性，使其适用于要求高精度的应用。

6. 低噪声：理想化集成运放的噪声非常低，通常在几微伏以下。

低噪声可以提供清晰的信号放大，减少噪声对信号的干扰，使其适用于对信噪比要求较高的应用。

7. 低功耗：理想化集成运放的功耗非常低，通常在几毫瓦以下。

低功耗可以减少电路的能耗，延长电池寿命，适用于低功耗和便携式设备。

8. 温度稳定性：理想化集成运放的性能在不同温度下保持稳定。

温度稳定性可以确保运放在各种工作环境下都能提供准确的放大和稳定的输出。

9. 高共模抑制比：理想化集成运放具有很高的共模抑制比，可以降低共模干扰对信号的影响，提高信号的准确性。

总结来说，理想化集成运放具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、宽带宽、低失真、低噪声、低功耗、温度稳定性和高共模抑制比等特点。

这使得它成为广泛应用于各种电子设备和系统中的理想放大器元件。

电路中的运算放大器有哪些常见应用

电路中的运算放大器有哪些常见应用运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是电路设计中常用的一种基本器件，由于具有高增益、低失真、宽带宽等优点，因此在各种电路应用中得到广泛应用。

本文将介绍电路中运算放大器的常见应用。

一、模拟计算器模拟计算器是运算放大器最常见的应用之一。

运算放大器可以模拟基本的算术运算，如加法、减法、乘法和除法。

通过使用不同的运算放大器电路，可以实现多种复杂的运算操作，如求根、对数计算等。

模拟计算器在科学、工程等领域中有着广泛的应用，可以用于各种计算和测量工作。

二、滤波器运算放大器还常用于滤波器电路中。

滤波器可以根据信号频率的不同，选择性地通过或抑制特定频率的信号。

运算放大器作为滤波器电路中的核心部件，可以实现低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等多种滤波功能。

滤波器在音频设备、通信系统、调频调幅系统等领域中得到广泛应用。

三、信号放大器运算放大器还常用于信号放大器电路中。

信号放大器可以将微弱的输入信号放大到一定的幅度，以便后续电路进行处理。

运算放大器具有高增益和低失真的特点，非常适合用作信号放大器。

信号放大器在音频设备、传感器放大、生物医学设备等领域中得到广泛应用。

四、比较器运算放大器还可以用作比较器。

比较器是一种电路，用于比较两个输入信号的大小，并输出一个相应的逻辑电平。

运算放大器在比较器电路中可以实现不同类型的比较操作，如大于、小于和等于。

比较器广泛应用于电压检测、电压比较、电流检测等领域，常见的应用包括电压比较器、开关控制器等。

五、积分器和微分器运算放大器还可以用作积分器和微分器。

积分器可以将输入信号进行积分，得到对应的输出信号。

微分器可以将输入信号进行微分，得到对应的输出信号。

积分器和微分器在控制系统和信号处理中有着重要的应用，例如电机驱动、传感器信号处理等。

六、参考电压源运算放大器还可以用作参考电压源。

参考电压源是一种固定的电压输出，用于提供稳定的参考电平。

低噪运放的好处及应用

低噪运放的好处及应用低噪运放（low noise operational amplifier, LNA）是一种专用放大器，用于放大微弱信号并抑制噪音。

低噪运放具有许多优点和广泛的应用。

在下面的文章中，我将详细介绍低噪运放的好处以及常见的应用。

首先，低噪运放具有较低的电压噪音密度。

电压噪音是指在输出中的随机电压变动，它由器件内部的热噪声以及其他噪声源引起。

低噪运放通过一系列设计和技术手段减小电压噪音的幅度，从而提高信号放大的精确性和准确性。

低噪运放广泛用于需要高信噪比的应用，如放大器、滤波器、传感器接口等。

其次，低噪运放还具有较低的失真和尖顶响应。

失真是指输入信号和输出信号之间的非线性畸变。

尖顶响应是指在输入信号发生变化时，输出信号出现的短暂波动。

低噪运放通过设计和技术手段减小失真和尖顶响应的幅度，从而提高信号放大的准确性和稳定性。

此外，低噪运放还具有较高的共模抑制比（common mode rejection ratio, CMRR）。

共模抑制比是指在共模信号（即同时存在于两个输入端的噪声信号）存在时，输出信号相对于共模信号的抑制程度。

低噪运放通过设计差模放大器和反馈电路来增加共模抑制比，从而抑制共模噪声，提高系统的抗干扰能力。

此外，低噪运放还具有较低的功耗和较高的带宽。

功耗是指器件在正常工作状态下消耗的电能。

由于低噪运放具有低功耗特性，它可以用于要求长时间工作并节能的应用。

带宽是指器件的频率响应范围，即输出信号可以保持精确的范围。

低噪运放通常具有较高的带宽，可以放大较高频率范围的信号，适用于高速数据传输和信号处理。

接下来，我将介绍一些低噪运放的常见应用。

1. 传感器接口：传感器通常产生微弱的信号，在信号处理之前需要进行放大。

低噪运放可以放大传感器信号并抑制噪声，提高信号的可靠性和准确性。

常见的传感器接口应用包括温度传感器、压力传感器、光学传感器等。

2. 仪器放大器：仪器放大器广泛用于测量和测试领域。

SGOP97 低功耗、高精度运算放大器.

SGOP97低功耗、高精度运算放大器概述：SGOP97（以下简称OP97）是可代替工业标准OP07的低功耗精密运算放大器。

OP97保持OP07的标准特性而仅需要600µA的电源电流，这要低于OP07的1/6。

具有25µV的超低失调电压，并且在全温范围内的漂移在0.6µV/℃以下。

在大多数电路中，不需要外加失调调整。

在若干领域对OP07的规范作了改进。

值得注意的是偏置电流在整个军用温度范围内保持在250pA以下。

OP97对于那些必须要在高温下工作的长期积分器或采样—保持电路中使用是很理想的。

对OP97来说，共模抑制和电源电压抑制也做了改善，在共模或电源电压的很宽范围内，都达到最小114dB。

杰出的PSR、从±2.25V到±20V的额定电源范围以及OP97的最低功耗要求，综合起来，使得OP97成为用在便携式和用电池工作仪表上的优选器件。

OP97的引出管脚与OP07一致，用于调零的电位器接在1脚和8脚之间，而滑动片接到V+上，OP97可使以725、OP05、OP12和1012型放大器所做的电路设计得以升级。

它可以在那些不调零或者调零电路已被拆除的电路中代替741型放大器。

特点：·低的电源电流： 600µA（最大）·具有OP07的性能失调电压：20µV（最大）失调电压漂移：0.6µV/℃（最大）·非常低的偏置电流25℃： 100pA（最大）-55℃～+125℃： 250pA（最大）·高共模抑制能力： 114dB（最小）·扩展的工业温度范围：-40℃～+85℃绝对最大额定值1：电源电压±20V输入电压2 ±20V差模输入电压3 ±1V差模输入电流4 ±10mA输出短路持续时间不限工作温度OP97A -55℃——+125℃OP97E/F -40℃——+85℃贮存温度范围-65℃——+150℃结温范围-65℃——+150℃引线温度（焊接，60秒）300℃注：1.若不另作说明，绝对最大额定值既适用于芯片，也适用于封装元件。

低功耗轨到轨CMOS运算放大器设计

Design of Rail-to-Rail CMOS Low-Power Operational
Amplifier
作者：蔡惠玲
作者机构：浙江吉利汽车工业学校,浙江临海317000
出版物刊名：岳阳职业技术学院学报
页码： 84-86页
年卷期： 2012年第3期
主题词：轨到轨;低开启;低功耗
摘要：设计一种3.3V的低功耗轨到轨CMOS运放,输入级采用差分NMOS和差分PMOS共同作用,实现大的跨导。

基于CSMC的0.35um 3.3V工艺模型,利用spectre软件对电路进行仿真。

在电源电压3.3V,MOS管采用低开启的LVNMOS和LVPMOS,电阻负载为10K,电容负载为50pF 的情况下,运放在整个共模范围内总跨导变化仅2.4%,电压增益变化仅为1.7%,直流开环增益为109dB,增益带宽积为8.4MHz,相位裕度为71,功耗为204uW。